Christopher Kent Mineman - Didattica in rete

Focalizzazione per diffrazione
di un pennello di elio

Virtualmente tutti i microscopi di focalizzazione attualmente impiegano i fotoni o gli elettroni come il mezzo di formazione dell'immagine, in gran parte dovuto la facilità con cui queste due specie possono essere messe a fuoco.

In base ad altri fattori - risoluzione, contrasto e danni del campione - un atomo dell'elio sarebbe preferito spesso, specialmente nella microscopia delle superfici solide.

L'esperimente effettuato da:

R. B. Doak (Arizona State University), R. I. Grisenti (Max-Planck-Institut für Strömungsforschung, Göttingen), S. Rehbein, G. Schmahl (Forschungseinrichtung Röntgenphysik, Universität Göttingen), J. P. Toennies (Max-Planck-Institut für Strömungsforschung, Göttingen), Ch. Wöll (Physikalische Chemie I, Ruhr-Universität Bochum)

e pubblicato nell'ottobre 1999 ha mostrato come hanno operato per ottenere un fascio di elio da utilizzare come un qualsiasi fascio luminoso.

Utilizzando un reticolo zonato particolare (vedi figura)


Utilizzando il reticolo zonato simile a quello riportato nella figura sovrastante e tralasciando i dettagli tecnici la focalizzazione avviene, con riferimento alla figura, in questo modo:


S0~1m S1~0.4m

un pennello di elio viene prodotto (a sinistra in figura) e inviato su un reticolo zonato circolare.

La diffrazione del pennello prodotta dal reticolo ha vari effetti sulla distribuzione spaziale dell'elio a seconda dell'interferenza dei fronti d'onda: parte del pennello, però, converge verso un punto dell'asse del fascio di alcune decine di mm di diametro.

Alcuni valori dei parametri fisici usati in questa serie di esperimenti

La lunghezza d'onda del pennello varia da circa 0.88 Å a circa 1.8 Å con una monocromaticità dell'ordine dell' 1%.

La lunghezza focale del reticolo è di 307 mm nel caso di lunghezze d'onda di 0.88 Å e di 150 mm per pennelli di lunghezza d'onda di 1.8 Å.